高考物理一轮复习 专题21 功能关系 能量守恒定律（练）（含解析）.doc

专题21 功能关系 能量守恒定律1如图所示，一质量为m的滑块以初速度v0从固定于地面的斜面底端a开始冲上斜面，到达某一高度后返回a，斜面与滑块之间有摩擦。ek代表动能，e代表机械能，ep代表势能，a代表加速度，x代表路程,t代表时间,下图中能正确反映物理量之间关系的图像是： （ ）e0xx0 d2x0a0tt0 a2t0ek0tt0 b2t0ep0xx0 c2x0【答案】d【解析】 2如图，固定斜面倾角为30，质量为m的小物块自斜面底端以某一初速度沿斜面向上做匀减速运动，其加速度大小恰好等于重力加速度g的大小。若物块上升的最大高度为h，则此过程中： （ ）a小物块上滑过程中机械能守恒 b小物块上滑过程中动能损失了mghc小物块上滑过程中动能损失了2mgh d小物块上滑过程中机械能损失了2mgh【答案】c 3如图，长为l的粗糙长木板水平放置，在木板的a端放置一个质量为m的小物块。现缓慢抬高a端，使木板以左端为轴转动。当木板转到与水平面的夹角为时，小物块开始滑动，此时停止转动木板，小物块滑到底端，重力加速度为g。下列说法正确的是： （ ）a. 整个过程木板对物块做功大于物块机械能的增量b.整个过程支持力对物块做功为零c.整个过程木板对物块做功为零d. 整个过程支持力对物块做功为mglsin【答案】d【解析】物块在缓慢提高过程中，由动能定理可得：w支-mglsin=0-0，则有w支=mglsin故bc错误；d正确；由于木板做功等于重力势能增加量，动能变化量为零，故木板对物体做功等于物体机械能的增加量；故a错误; 故选d.4（多选）如图，倾角为30的自动扶梯在电压为380v的电动机带动下以0.4m/s的恒定速率向斜上方运动，电动机的最大输出功率为4.9kw，空载时电动机中的电流为5a，若载人时扶梯的运动速率和空载时相同。设所载人的平均质量为60kg，重力加速度g=10m/s2。不计一切损耗，则扶梯匀速运动过程中： （ ）a. 站在扶梯上的人不受摩擦力作用b. 扶梯可同时乘载的最多人数为25人c. 扶梯可同时乘载的最多人数为40人d. 无论空载、承载或满载，电动机的输出功率均为4.9kw【答案】ab点睛：本题考查了学生对功率公式的掌握和运用，能利用p=fv=gvsin30求出输送一个人的功率是本题的关键；弄清空载时、满载时电动机的功率.5如图所示，一个与水平方向成=37的传送带逆时针转动，线速度为v=10m/s，传送带a、b两轮间距离l=10.25m。一个质量m=1kg的可视为质点的物体轻放在a处，物体与传送带之间的动摩擦因数=0.5。sin37=0.6，cos37=0.8，g=10m/s2。求：（1）物体在a处加速度a的大小；（2）物体在传送带上机械能的改变量e；（3）物体与传送带因摩擦而产生的热量q。【答案】（1） （2） （3）【解析】（1）物体在a处时传送带对物体有向下的摩擦力作用。由牛顿第二定律： 解得： （2）设物体经过时间t达到与传送带相对静止，发生的位移为x，则： 联解得：x=5ml=10.25m，表明以后物体将继续下滑。 设物体继续下滑的加速度为a，则： 由功能关系： 联解得： （3）设物体继续下滑至b所用时间为t，则： 设物体相对于传送带的位移为d，则： 联解得： 1一质量为2 kg的物块在水平牵引力的作用下做直线运动，v-t图象如图1所示，物块与水平地面间的动摩擦因数为0.4下列说法正确的是： （ ）a图2 表示物块的加速度随时间的变化关系b图3 表示水平牵引力随位移的变化关系c图4 表示水平牵引力功率随时间的变化关系d图5 表示合力对物块做的功随位移的变化关系【答案】c【名师点睛】此题考查了物理图像问题；解题时关键是能根据牛顿定律和功和功率的表达式找出各个阶段的加速度、牵引力、牵引力的功率计合外力功的函数关系，并对照图像来分析. 2如图所示，放置在水平地面上的支架质量为m，支架顶端用细线拴着的摆球质量为m，现将摆球拉至水平位置，然后从静止释放，摆球运动过程中，支架始终不动，则从释放至运动到最低点的过程中有： （ ）a在释放瞬间，支架对地面压力为（m+m）gb摆动过程中，重力对小球做功的功率一直增大c摆球到达最低点时，支架对地面压力为（2m+m）gd摆动过程中，支架对地面压力一直增大【答案】d t=mgsin+2mgsin=3mgsin而此时支架受重力、支持力、绳子的拉力、地面摩擦力根据平衡条件得：在竖直方向上有：tsin+mg=fn所以 fn=3mgsin2+mg，摆动过程中逐渐增大，所以地面对支架的支持力也逐渐增大，根据牛顿第三定律：即摆动过程中，支架对地面压力一直增大，故d正确故选d 3某人用手将5kg物体由静止向上提起2m， 这时物体的速度为2m/s， g取10m/s2 ，则下列说法正确的是： （ ）a.手对物体做功10j b.合外力做功10jc.合外力做功110j d.手对物体做功100j【答案】b【解析】 4（多选）如图a，物体在水平恒力f作用下沿粗糙水平地面由静止开始运动，在t=1s时刻撤去恒力f。物体运动的v-t图象如图b。重力加速度g=10m/s2，则： （ ）a. 物体在3s内的位移s=3mb.恒力f与摩擦力f大小之比f：f=3：1c. 物体与地面的动摩擦因数为d. 3s内恒力做功wf与克服摩擦力做功wf之比wf：wf=3：2【答案】bc【解析】物体在3s内的位移 ，选项a错误；根据动量定理：ft1-ft=0，即： ，解得：f：f=3：1，选项b正确；物体在1-3s内的加速度为：a=63-1m/s2=3m/s2 ，根据可得，物体与地面的动摩擦因数为，选项c正确；根据动能定理1-3s内wf-wf=0 ，则3s内恒力做功wf与克服摩擦力做功wf之比wf：wf=1：1，故选项d错误；故选bc.5如图所示，水平轨道bc的左端与固定的光滑竖直圆轨道相切与b点，右端与一倾角为30的光滑斜面轨道在c点平滑连接（即物体经过c点时速度的大小不变），斜面顶端固定一轻质弹簧，一质量为2kg的滑块从圆弧轨道的顶端a点由静止释放，经水平轨道后滑上斜面并压缩弹簧，第一次可将弹簧压缩至d点，已知光滑圆轨道的半径r=0.45m，水平轨道bc长为0.4m，其动摩擦因数=0.2，光滑斜面轨道上cd长为0.6m，g取10m/s2，求（1）滑块第一次经过b点时对轨道的压力（2）整个过程中弹簧具有最大的弹性势能；（3）滑块最终停在何处？【答案】60n 1.4j 距b点0.15m处 1【2017江苏卷】（多选）如图所示，三个小球a、b、c的质量均为m，a与b、c间通过铰链用轻杆连接，杆长为l，b、c置于水平地面上，用一轻质弹簧连接，弹簧处于原长现a由静止释放下降到最低点，两轻杆间夹角由60变为120，a、b、c在同一竖直平面内运动，弹簧在弹性限度内，忽略一切摩擦，重力加速度为g则此下降过程中： （ ）（a）a的动能达到最大前，b受到地面的支持力小于mg（b）a的动能最大时，b受到地面的支持力等于mg（c）弹簧的弹性势能最大时，a的加速度方向竖直向下（d）弹簧的弹性势能最大值为mgl【答案】ab【名师点睛】本题的重点是当a球的动能最大时，受合外力为零，在竖直方向整体加速度为零，选择整体为研究对象，分析ab两个选项；弹性势能最大对应a球下降至最低点，根据能量守恒定律，可求最大的弹性势能 2【2017新课标卷】如图，一质量为m，长度为l的均匀柔软细绳pq竖直悬挂。用外力将绳的下端q缓慢地竖直向上拉起至m点，m点与绳的上端p相距。重力加速度大小为g。在此过程中，外力做的功为： （ ）a bcd【答案】a【名师点睛】重点理解机械能变化与外力做功的关系，本题的难点是过程中重心高度的变化情况。3【2016全国新课标卷】（多选）如图，小球套在光滑的竖直杆上，轻弹簧一端固定于o点，另一端与小球相连。现将小球从m点由静止释放，它在下降的过程中经过了n点。已知m、n两点处，弹簧对小球的弹力大小相等，且onmomn。在小球从m点运动到n点的过程中： （ ）a弹力对小球先做正功后做负功b有两个时刻小球的加速度等于重力加速度c弹簧长度最短时，弹力对小球做功的功率为零d小球到达n点时的动能等于其在m、n两点的重力势能差【答案】bcd【解析】因m和n两点处弹簧对小球的弹力大小相等，且onmomn，知m处的弹簧处于压缩状态，n处的弹簧处于伸长状态，则弹簧的弹力对小球先做负功后正功，选项a错误。当弹簧水平时，竖直方向的力只有重力，加速度为g，当竖直方向的合外力为mg时，加速度为也g，则有两个时刻的加速度大小等于g，选项b正确；弹簧长度最短时，即弹簧水平，弹力与速度垂直，则做功的功率为零，选项c正确； mn由动能定理，因m和n两点处弹簧对小球的弹力大小相等，则由弹力做功特点知，即，选项d正确，故选bcd。【名师点睛】此题是牛顿第二定律和动能定理的综合应用问题；解题时要认真分析物体的受力情况，尤其是弹力变化情况，结合功的概念及牛顿第二定律来讨论；注意弹簧弹力相等时，无论是压缩状态还是拉伸状态，弹性势能相等。4【2016上海卷】地面上物体在变力f作用下由静止开始竖直向上运动，力f随高度x的变化关系如图所示，物体能上升的最大高度为h，hh。当物体加速度最大时其高度为 ，加速度的最大值为 。【答案】0或h；【方法技巧】首先结合图像分析物体从静止上升过程中加速度最大的位置，再通过图像找出变力f与高度x的关系，通过动能定理计算出变力，最后根据牛顿第二定律计算加速度。5【2015江苏9】（多选）如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与质量为m、套在粗糙竖直固定杆a处的圆环相连，弹簧水平且处于原长。圆环从a处由静止开始下滑，经过b处的速度最大，到达c处的速度为零，ac=h。圆环在c处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到a；弹簧始终在弹性限度之内，